本實用新型主要涉及污染監(jiān)測領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著人類社會的迅速發(fā)展，大氣污染對人們的健康已造成嚴(yán)重的影響，大氣污染監(jiān)測技術(shù)的研究正在成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可或缺的環(huán)節(jié)。目前我國對大氣環(huán)境的監(jiān)測主要采用兩種方法：一種是傳統(tǒng)人工取樣實驗室分析法；另一種是采用國內(nèi)外進(jìn)口的自動化大氣環(huán)境監(jiān)測進(jìn)行在線監(jiān)測的方法。雖然第一種方法所用的設(shè)備簡單，但是不能提供被監(jiān)測氣體的實時值，而且監(jiān)測結(jié)果受人為的影響很大。第二種方法對大氣環(huán)境監(jiān)測具有準(zhǔn)確、靈敏和分辨率高的特點，但是所有設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜。價格昂貴、國產(chǎn)化低、難以維護(hù)、運營成本高，所以很難在全國普及。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)，檢測模塊檢測環(huán)境中的CO₂濃度、PM2.5含量、甲醛含量等環(huán)境信息，通過紅外測距模塊檢測在空氣污染程度不同的情況下，紅外線傳輸相同距離所用時間是否一致，將檢測到的空氣環(huán)境信息同位置信息通過無線傳輸出去。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)包括CO₂檢測模塊、PM2.5檢測模塊、甲醛檢測模塊、紅外測距模塊、單片機、無線通信模塊、GPS定位模塊、時鐘模塊、顯示模塊、電源模塊，檢測模塊檢測環(huán)境中的CO₂濃度、PM2.5含量、甲醛含量等環(huán)境信息，通過紅外測距模塊檢測在空氣污染程度不同的情況下，紅外線傳輸相同距離所用時間是否一致，將檢測到的空氣環(huán)境信息同位置信息通過無線傳輸出去。

其中，所述CO₂檢測模塊的輸出端連接著單片機的輸入端；所述PM2.5檢測模塊的輸出端連接著單片機的輸入端；所述甲醛檢測模塊的輸出端連接著單片機的輸入端；所述紅外測距模塊的輸出端連接著模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接著單片機的輸入端；所述GPS定位模塊的輸出端連接著單片機的輸入端；所述時鐘模塊的輸出端連接著單片機的輸入端；所述單片機的輸出端連接著顯示模塊的輸入端；所述電源模塊的輸出端連接著單片機的輸入端；所述無線通信模塊連接著單片機。

作為本實用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)所述單片機采用STC12C5A60S2單片機。

作為本實用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)所述PM2.5檢測模塊采用DSM501傳感器。

作為本實用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)所述甲醛檢測模塊采用MS1100甲醛VOC傳感器。

作為本實用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)所述CO₂檢測模塊采用SK-500-N二氧化碳?xì)怏w濃度傳感器。

作為本實用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)所述紅外測距模塊采用GP2D12模塊。

作為本實用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)所述GPS定位模塊采用GPS_NEO-6M模塊。

控制效果：本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)，檢測模塊檢測環(huán)境中的CO₂濃度、PM2.5含量、甲醛含量等環(huán)境信息，通過紅外測距模塊檢測在空氣污染程度不同的情況下，紅外線傳輸相同距離所用時間是否一致，將檢測到的空氣環(huán)境信息同位置信息通過無線傳輸出去。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方法對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)的單片機的電路圖。

圖3為本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)的無線通信模塊的電路圖。

圖4為本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)的PM2.5檢測模塊的電路圖。

圖5為本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)的甲醛檢測模塊的電路圖。

圖6為本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)的電源模塊的電路圖。

圖7為本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)的CO₂檢測模塊的電路圖。

圖8為本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)的紅外測距模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的電路圖。

圖9為本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)的顯示模塊的電路圖。

圖10為本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)的GPS定位模塊的電路圖。

圖11為本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)的時鐘模塊的電路圖。

具體實施方式

具體實施方式一：

結(jié)合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11說明本實施方式，本實施方式所述一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)包括CO₂檢測模塊、PM2.5檢測模塊、甲醛檢測模塊、紅外測距模塊、單片機、無線通信模塊、GPS定位模塊、時鐘模塊、顯示模塊、電源模塊，檢測模塊檢測環(huán)境中的CO₂濃度、PM2.5含量、甲醛含量等環(huán)境信息，通過紅外測距模塊檢測在空氣污染程度不同的情況下，紅外線傳輸相同距離所用時間是否一致，將檢測到的空氣環(huán)境信息同位置信息通過無線傳輸出去。

其中，所述CO₂檢測模塊的輸出端連接著單片機的輸入端，CO₂檢測模塊采用SK-500-N二氧化碳?xì)怏w濃度傳感器，CO₂檢測模塊用于檢測環(huán)境中CO₂氣體濃度值，SK-500-N二氧化碳?xì)怏w濃度傳感器的VOUT腳(電壓/電流信號輸出)、RXD(傳感器串口接收腳)、TXD(傳感器串口發(fā)送腳)、RDE(串口輸出控制腳)與單片機的P5.0、P5.1、P5.2、P5.3引腳相連接。

所述PM2.5檢測模塊的輸出端連接著單片機的輸入端，PM2.5檢測模塊采用DSM501傳感器，當(dāng)氣體或者煙霧濃度增大時，導(dǎo)致傳感器的體電阻下降，傳感器4、6腳對地的輸出電壓增大，即R1的電壓升高，此電壓與參考電壓經(jīng)過電壓比較器進(jìn)行比較，當(dāng)電壓超過閾值時，電路中1腳輸出高電平，PM2.5檢測模塊的MQ引腳與單片機的P4.4引腳相連接。

所述甲醛檢測模塊的輸出端連接著單片機的輸入端，甲醛檢測模塊采用MS1100甲醛VOC傳感器，甲醛VOC傳感器中的貴金屬氧化物遇到VOC氣體阻值發(fā)生變化，傳感器內(nèi)部類似發(fā)熱絲的電阻阻值會根據(jù)VOC氣體的濃度發(fā)生變化，根據(jù)電阻阻值的變化檢測VOC氣體的濃度，檢測到的氣體濃度通過IN端傳送到P4.3引腳。

所述紅外測距模塊的輸出端連接著模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，紅外測距模塊采用GP2D12模塊，紅外測距模塊由一個紅外發(fā)射管和一個PSD及外圍電路組成，紅外發(fā)射管(安裝在電線桿上)發(fā)射的光束，遇到障礙物(與它相鄰的另一個電線桿)反射回來，落在PSD上，構(gòu)成一個等腰三角形，借助于PSD可以測得三角形的底，而兩個底角是固定的，由發(fā)射管確定，此時便可通過底邊推算出高，得出的距離模擬信號通過VO引腳傳送到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的IN0引腳。

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接著單片機的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將接收到的距離模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，將數(shù)字信號傳送到單片機，單片機對數(shù)字信號進(jìn)行處理，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬距離長度信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的數(shù)字信號，通過8個數(shù)據(jù)輸出端D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7按位傳輸信號到單片機中，START為轉(zhuǎn)換啟動信號。當(dāng)START上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，當(dāng)EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。CLK為時鐘輸入信號線。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)線D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7分別與單片機的P1.7、P1.6、P1.5、P1.4、P1.3、P1.2、P1.1、P1.0引腳相連接，EOC、OE、START、CLK、ALE為模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的控制引腳，分別與單片機的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4引腳相連接。

所述GPS定位模塊的輸出端連接著單片機的輸入端，GPS定位模塊采用GPS_NEO-6M模塊，GPS定位模塊用于定位檢測端的位置信息，GPS定位模塊的GPS_RXD引腳為模塊串口接收腳，GPS_TXD引腳為模塊串口發(fā)送腳，GPS_RXD和GPS_TXD引腳用于GPS定位模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，GPS定位模塊的GPS_SCL為控制引腳，控制GPS定位模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，GPS定位模塊的GPS_SDA為數(shù)據(jù)引腳，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，GPS定位模塊的GPS_TXD、GPS_RXD、GPS_SCL、GPS_SDA引腳與單片機的P0.1、P0.2、P0.3、P0.4引腳相連接。

所述時鐘模塊的輸出端連接著單片機的輸入端，時鐘模塊采用DS1302時鐘芯片，時鐘芯片為單片機提供標(biāo)準(zhǔn)時間信號，根據(jù)時鐘信號控制一天固定的抽煙量，也可以將時間信號顯示在顯示模塊上，DS1302時鐘芯片的通訊接口有3個口線組成，即RST、SCLK、I/O，其中RST從低電平變成高電平啟動一次數(shù)據(jù)傳輸過程，SCLK是時鐘線，I/O是數(shù)據(jù)線，DS1302時鐘芯片的3個口線，RST口與單片機的P4.0引腳相連接，SCLK口與單片機的P4.2引腳相連接，I/O口與單片機的P4.1引腳相連接。

所述單片機的輸出端連接著顯示模塊的輸入端，顯示模塊顯示檢測到的空氣質(zhì)量信息，顯示模塊采用LCD1602液晶顯示屏，顯示模塊的數(shù)據(jù)端DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7與單片機的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7引腳相連接，用來顯示數(shù)據(jù)；顯示模塊的RS端(RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器)與單片機的P3.5引腳相連接，用來控制數(shù)據(jù)命令；顯示模塊的RW端(RW為讀寫信號線，高電平1時進(jìn)行讀操作，低電平0時進(jìn)行寫操作)與單片機的P3.6引腳相連接，用來控制讀寫操作；顯示模塊的使能端E(E端為使能端)與單片機的P3.7引腳相連接；單片機的P3.5、P3.6、P3.7引腳用于控制顯示模塊中的數(shù)碼管的選通狀態(tài)。

所述電源模塊的輸出端連接著單片機的輸入端，220V交流電經(jīng)過變壓器進(jìn)行變壓后，通過橋式整流橋的整流后，經(jīng)過電容濾波，最后經(jīng)過芯片穩(wěn)壓輸出15V電壓為單片機進(jìn)行供電。

所述無線通信模塊連接著單片機，無線通信模塊采用NRF2401模塊，nRF2401有工作模式有四種：收發(fā)模式、配置模式、空閑模式和關(guān)機模式。nRF2401的工作模式由PWR_UP、CE、TX_EN和CS四個引腳決定，當(dāng)單片機有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，把CE引腳置高，使NRF2401工作；把接收端的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)按時序送入nRF2401中，單片機把CE引腳置低，激發(fā)nRF2401進(jìn)行ShockBurstTM發(fā)射；nRF2401的ShockBurstTM發(fā)射數(shù)據(jù)，無線通信模塊的CE、CLK1、DATA引腳分別與單片機的P0.5、P0.6、P0.7引腳相連接。

具體實施方式二：

結(jié)合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11說明本實施方式，所述單片機采用STC12C5A60S2單片機。所述STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S)，針對電機控制，強干擾場合。

具體實施方式三：

結(jié)合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11說明本實施方式，所述PM2.5檢測模塊采用DSM501傳感器。DSM501傳感器可以采集到周圍花粉、煙霧等相關(guān)信息，其內(nèi)部有加熱自動進(jìn)氣設(shè)備，其內(nèi)部的可調(diào)電阻可以設(shè)置粉粒的粒徑，一般可以檢測到直徑1μm左右的微小粒子，準(zhǔn)確度比較高0.5mg/m³，并且傳感器比較靈巧，重量也比較小，方便安裝。當(dāng)空氣發(fā)生流動時傳感器便可自行吸收空氣中的粒子，PWM脈寬調(diào)制輸出，可以長期維持傳感器的特性。

具體實施方式四：

結(jié)合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11說明本實施方式，所述甲醛檢測模塊采用MS1100甲醛VOC傳感器。MS1100甲醛VOC傳感器是一種檢測氣體濃度的傳感器，用于檢測空氣中的甲醛、苯、二甲苯等檢測空氣中的甲醛、苯、二甲苯等多種有機揮發(fā)成分，具有極高的靈敏度和穩(wěn)定性，體積小巧。

具體實施方式五：

結(jié)合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11說明本實施方式，所述CO₂檢測模塊采用SK-500-N二氧化碳?xì)怏w濃度傳感器。所述SK-500-N二氧化碳?xì)怏w濃度傳感器具有整機體積小，重量輕；高精度，高分辨率，響應(yīng)速度快；上、下限報警值可任意設(shè)定，自帶零點和目標(biāo)點校準(zhǔn)功能，內(nèi)置溫度補償，維護(hù)方便；數(shù)據(jù)恢復(fù)功能，免去誤操作引起的后顧之憂等特點。

具體實施方式六：

結(jié)合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11說明本實施方式，所述紅外測距模塊采用GP2D12模塊。GDP2D12模塊是由一個紅外發(fā)射管和一個PSD以及相應(yīng)的計算電路構(gòu)成，Sharp公司的PSD很有特色，它可以檢測到光點落在它上面的微小位移，分辨率達(dá)微米，GP2D12正是利用這個特性實現(xiàn)了幾何方式測距。

具體實施方式七：

結(jié)合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11說明本實施方式，所述GPS定位模塊采用GPS_NEO-6M模塊。GPS_NEO-6M模塊是ALIENTEK生產(chǎn)的一款呢高性能GPS模塊，模塊核心采用UBLOX公司的NEO-6M模組，具有50個通道，追蹤靈敏度高達(dá)-161dBm，測量輸出頻率最高可達(dá)5Hz。

本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理為：本實用新型一種基于無線通信的空氣污染監(jiān)測系統(tǒng)通過CO₂檢測模塊檢測環(huán)境中的CO₂含量的濃度、PM2.5檢測模塊檢測環(huán)境中灰塵等顆粒物的含量、甲醛檢測模塊檢測空氣中VOC氣體的含量，單片機接收到的檢測的信息通過顯示模塊顯示出來，紅外測距模塊通過發(fā)射紅外光線進(jìn)行測距，測試端固定在電線桿上，發(fā)射紅外線，當(dāng)紅外線發(fā)射的同時，時鐘模塊開始計時，紅外線照射到相鄰電線桿上發(fā)生反射，根據(jù)傳輸相同距離所用時間的長短判斷空氣質(zhì)量，將檢測到的信息與GPS定位模塊的定位信息一起，通過無線通信模塊將信息通過無線傳輸?shù)姆绞絺鬏敵鋈ァ?/p>

雖然本實用新型已以較佳的實施例公開如上，但其并非用以限定本實用新型，任何熟悉此技術(shù)的人，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做各種改動和修飾，因此本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。